【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种半导体晶片的检测位点处的检测体积的三维电路图案检测方法，更具体地，涉及一种用于确定具有提高产率的半导体晶片的检测体积中的3d对象(诸如har结构)的参数的方法、计算机程序产品和对应的半导体检测装置。该方法利用对检测体积中的适当横截面表面的减少的数量或面积进行磨削(mill)和成像，并从该横截面表面图像和先验信息确定该3d对象的检测参数。该方法、计算机程序产品和装置可以用于半导体晶片内集成电路的定量计量、缺陷探测、制程监控、缺陷再检测(review)和检测。
技术介绍
1、半导体结构是最佳的人造结构之一，并遭受不同瑕疵。用于定量3d计量、缺陷探测、或缺陷再检测的装置正在寻找这些瑕疵。所制造的半导体结构基于先验知识。该半导体结构由平行于基板的一系列层制造。例如，在逻辑类型样本中，金属线在金属层或har(高纵横比，high aspect ratio)结构中平行行进，且金属贯孔垂直于该金属层行进。不同层中的金属线之间的角度是0°或90°。另一方面，对于vnand型结构，已知其横截面通常为圆形。
2、半导体晶片具有300mm的直径并由多个若干位点(所谓的裸芯)构成，每个半导体晶片包括至少一个集成电路图案，诸如，例如用于存储芯片或用于处理器芯片等。在制造期间，半导体晶片经历约1000个制程步骤，并在该半导体晶片内，形成约100个或更多平行层，包括晶体管层、中间线路层(the layer of the middle of the line)、和互连层(interconnect layer)，以及存储装置中的多个存
3、集成电路的纵横比和层数不断增加，并且结构逐渐向第三(垂直)维度增长。存储器堆叠体的当前的高度逐渐超过数十微米。相对而言，该特征大小变得越来越小。该最小特征大小或关键尺寸为10nm以下，例如7nm或5nm，并在不久的将来越来越接近3nm以下的特征大小。在半导体结构的复杂度和尺寸向第三维度增长的同时，集成半导体结构的横向尺寸正变得越来越小。因此，以具有高精确度测量3d以及其叠置中的特征和图案的形状、尺寸和定向变得富有挑战性。
4、随着对三维中的带电粒子成像系统的分辨率的要求越来越高，对晶片中的集成半导体电路进行检测和3d分析变得越来越富有挑战性。带电粒子系统的横向测量分辨率通常受到样本上每个像素的单个图像点或停驻时间的取样光栅以及带电粒子束直径限制。取样光栅分辨率可以在成像系统内设定，并且可以适应于样本上的带电粒子束直径。典型光栅分辨率为2nm或以下，但光栅分辨率限制可以降低，而没有实体限制。该带电粒子束直径具有有限尺寸，这取决于带电粒子束的操作状态和透镜。该光束分辨率受到光束直径的大约一半的限制。该分辨率可以低于2nm，例如甚至低于1nm。
5、在nm尺度上从半导体样本产生3d断层摄影数据的常见方式，是例如由双射束装置所详细说明的所谓的切片与图像方法。在wo 2020/244795 a1中描述了切片与图像方法。根据wo 2020/244795 a1中的方法，在从半导体晶片所提取的检测样本处获得3d体积检测。此方法具有以下缺点：必须破坏晶片才能获得块状的检测样本。该缺点已通过在进入半导体晶片的表面的斜面角下利用切片与图像方法而解决，如在wo 2021/180600 a1中说明。根据此方法，通过将该检测体积的多个横截面表面切片与成像获得检测体积的3d体积图像。在用于精确测量的第一示例中，产生检测体积的横截面表面的大数量n个，而该数量n个超过100个或甚至更多个图像切片。例如，在具5μm的横向尺寸以及5nm的切片距离的体积中，对1000个切片进行磨削与成像。该方法非常耗时，并且对于一个检测位点可能需要若干小时。
6、根据数项检测任务，无需获得完整3d体积图像。检测的任务是确定该检测体积内的半导体对象(诸如高纵横比(har)结构)中的一组特定参数。为了对该组特定参数进行确定，可以减少贯穿体积的图像切片的数量。wo 2021/180600a1示出了利用减少的数量的图像切片的一些方法。在示例中，该方法应用先验信息。从先前确定步骤的单个横截面表面和3d体积图像，可以导出har结构性质。
7、然而，在许多情况下，已观察到wo 2021/180600 a1的方法并未针对半导体结构中的一组参数进行确定而提供足够信息。在一些示例中，已观察到根据wo 2021/180600 a1中的方法甚至会产生测量假影(artefact)。根据最近的发展，对于针对该组参数进行确定的要求进一步提高。在示例中，存储电路系统包括har结构的若干堆叠体。根据另一最近的发展，半导体晶片包括半导体特征的若干不同群组。
8、因此，本专利技术的目的是利用wo 2021/180600 a1的减少的数量的横截面图像切片方法提供进一步改进。一般来说，本专利技术的目的是提供一种晶片检测方法，用于检测具有高产率和较高的准确度的检测体积中的半导体结构。本专利技术的进一步目的是提供一组参数的快速且可靠测量方法，该组参数以具有高精确度并且具有减少的测量假影描述检测体积中的半导体结构。本专利技术的进一步目的是提供一种用于确定堆叠体叠置误差的方法。进一步目的是提供一种用于确定特定较高频率的har结构的扭动(wiggling)的方法。本专利技术的进一步目的是提供一种用于确定半导体特征的不同群组中的每一者的一组参数的方法。本专利技术的进一步目的是在大量制造期间使晶片在监控任务期间的损坏最小化。
技术实现思路
1、通过本专利技术的实施例中给出的示例所描述的本专利技术解决该目的。
2、根据本专利技术，提供了一种对具有提高产率的半导体晶片进行体积检测的系统和方法。该系统和方法被配置成用于对检测体积中的适当横截面表面的减少的数量或面积进行磨削和成像，并从横截面表面图像确定3d对象的检测参数。本专利技术提供了一种用于对晶片中的检测体积进行3d检测，并且用于确定该检测体积内的半导体特征中的一组参数的装置和方法，该检测体积具有高产率、高准确度和对晶片减少的损坏。该方法和装置可以用于半导体晶片内集成电路的定量计量、缺陷探测、制程监控、缺陷再检测和检测。
3、在本专利技术的实施例中，给出了一种用于确定描述第一群组重复三维结构的第一组l个参数的方法。该第一群组重复三维结构可以例如由存储装置的第一多个高纵横比(har)结构给出。该第一群组重复三维结构的参数在半导体晶片的预定检测体积内确定。
4、该方法包括以下步骤：获得一系列j个横截面图像切片，该获得一系列j个横截面图像切片包括贯穿检测体积的呈第一角度的至少第一横截面图像切片以及呈第二角度的第二横截面图像切片。该第一角度与第二角度可以为相等或不同。通常，横截面图像切片的数量j为j<20、优选为j<10、甚至更优选为j&本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种确定第一组L个参数的方法，所述第一组L个参数描述半导体晶片的检测体积内的第一群组重复三维结构，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一角度和所述第二角度相对于所述半导体晶片的表面在15°至60°之间。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一角度与所述第二角度相差超过5°。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述横截面图像切片的数量J为J<20、优选为J<10、甚至更优选为J＝3或J＝2。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中确定至少第一组测量横截面值v1…vN的步骤包括对所述第一组测量横截面值v1…vN中的每一者的所述深度或z定位进行所述确定。
6.根据权利要求5所述的方法，其中在半导体晶片的所述检测体积内的已知深度的第二特征处进行所述深度确定。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述系列J个横截面图像切片的数量J个和间隔以及所述第一角度和/或第二角度被调整，使得在z定位的每个预定区间中，确定所述第一组测量横截面值v1…vN的至少两个
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中获得一系列J个横截面图像切片的所述步骤a)包括：
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述确定所述系列z定位是基于用于确定所述第一多个M个(HAR)结构的所述第一组L个参数P1,…PL的z定位的预定最小取样率。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中在确定多个初始参考值Vref(i＝1…M)的步骤中，使用关于所述半导体晶片的所述检测体积内的第一多个M个高纵横比(HAR)结构的预定参考值。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，进一步包括以下步骤：从由利用具有切片数量R>10×J、优选为R>1000的多个R个横截面图像切片的切片和成像所获得的代表性晶片的代表性检测体积的3D体积图像，确定z定位的预定顺序、或z定位的预定取样率、和/或预定参考值。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，进一步包括以下步骤：
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中所述系列J个横截面图像切片包括贯穿所述检测体积的呈所述第二角度的至少一个第三横截面图像切片，其中所述第二角度大于所述第一角度。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，进一步包括以下步骤：利用预定缩放参数缩放所述第一组测量横截面值v1…vN的测量横截面值。
15.根据权利要求14所述的方法，其中根据获得所述测量横截面值的所述横截面图像切片的角度选择所述预定缩放参数。
16.根据权利要求14所述的方法，其中根据所述测量横截面值的所述深度选择所述预定缩放参数。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的方法，其中所述组参数P1,…PL描述检测体积内的所述第一群组重复三维结构的平均三维结构的倾斜度、曲率、振荡频率、振荡幅度、功率幅度中至少一者。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的方法，其中由存储装置的第一多个高纵横比(HAR)结构给出所述第一群组重复三维结构。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的方法，其中所述横截面值v1…vN是检测体积内的所述第一群组重复三维结构的边缘定位、中心定位、半径、直径、偏心度、或横截面面积的群组中的至少一个构件。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的方法，进一步包括确定描述第二群组重复三维结构的第二组L2个参数，其包括：
21.根据权利要求20所述的方法，进一步包括以下步骤：
22.根据权利要求20或21所述的方法，进一步包括：
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述重复三维结构是形成第一多个HAR结构和第二多个HAR结构的存储装置的高纵横比(HAR)结构。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述第一多个HAR结构对应于HAR结构的第一堆叠体，并且所述第二多个HAR结构对应于所述第一堆叠体下方的HAR结构的第二堆叠体，并且其中根据一横截面图像特征的深度进行所述分组。
25.根据权利要求24所述的方法，进一步包括以下步骤：从所述第一组L个参数P1,…PL和所述第二组K个参数Q1,…QK，确定HAR结构的所述第一堆叠体与所述第二堆叠体之间的重叠误差。
26.根据权利要求22所述的方法，其中所述第一群组重复三维结构对应于重复三维结构的第一列或行，并且所述第二群组重复三维结构对应于重复三维结构的第二列或行，并且其中根据一横截面图像特征的横向定...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种确定第一组l个参数的方法，所述第一组l个参数描述半导体晶片的检测体积内的第一群组重复三维结构，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一角度和所述第二角度相对于所述半导体晶片的表面在15°至60°之间。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一角度与所述第二角度相差超过5°。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述横截面图像切片的数量j为j<20、优选为j<10、甚至更优选为j＝3或j＝2。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中确定至少第一组测量横截面值v1…vn的步骤包括对所述第一组测量横截面值v1…vn中的每一者的所述深度或z定位进行所述确定。
6.根据权利要求5所述的方法，其中在半导体晶片的所述检测体积内的已知深度的第二特征处进行所述深度确定。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述系列j个横截面图像切片的数量j个和间隔以及所述第一角度和/或第二角度被调整，使得在z定位的每个预定区间中，确定所述第一组测量横截面值v1…vn的至少两个横截面值。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中获得一系列j个横截面图像切片的所述步骤a)包括：
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述确定所述系列z定位是基于用于确定所述第一多个m个(har)结构的所述第一组l个参数p1,…pl的z定位的预定最小取样率。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中在确定多个初始参考值vref(i＝1…m)的步骤中，使用关于所述半导体晶片的所述检测体积内的第一多个m个高纵横比(har)结构的预定参考值。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，进一步包括以下步骤：从由利用具有切片数量r>10×j、优选为r>1000的多个r个横截面图像切片的切片和成像所获得的代表性晶片的代表性检测体积的3d体积图像，确定z定位的预定顺序、或z定位的预定取样率、和/或预定参考值。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，进一步包括以下步骤：
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中所述系列j个横截面图像切片包括贯穿所述检测体积的呈所述第二角度的至少一个第三横截面图像切片，其中所述第二角度大于所述第一角度。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，进一步包括以下步骤：利用预定缩放参数缩放所述第一组测量横截面值v1…vn的测量横截面值。
15.根据权利要求14所述的方法，其中根据获得所述测量横截面值的所述横截面图像切片的角度选择所述预定缩放参数。
16.根据权利要求14所述的方法，其中根据所述测量横截面值的所述深度选择所述预定缩放参数。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的方法，其中所述组参数p1,…pl描述检测体积内的所述第一群组重复三维结构的平均三维结构的倾斜度、曲率、振荡频率、振荡幅度、功率幅度中至少一者...
【专利技术属性】
技术研发人员：D·克洛奇科夫，J·T·纽曼，T·科布，E·福卡，A·阿维沙伊，A·巴克斯鲍姆，
申请(专利权)人：卡尔蔡司SMT有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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